Što je posmično opterećenje?

Posmično opterećenje je sila koja uzrokuje posmično naprezanje kada se primijeni na konstrukcijski element. Posmično naprezanje, što je sila po jedinici površine, javlja se u ravnini okomitoj na normalno naprezanje; nastaje kada dvije ravnine istog objekta pokušavaju kliziti jedna pokraj druge. Inženjeri moraju izračunati posmično opterećenje na konstrukcijama kako bi bili sigurni da ne dožive mehanički kvar. Preveliko opterećenje može uzrokovati popuštanje materijala ili trajnu deformaciju.

Normalna naprezanja nastaju kada se materijal stavi u napetost ili kompresiju. U tom su slučaju obje primijenjene sile duž iste osi. Ako se sile primjenjuju duž različitih osi, osim normalnih naprezanja bit će i posmična naprezanja. Kvadratni element materijala doživjet će sile koje ga nastoje nagnuti u paralelogram. Prosječno posmično naprezanje u materijalu jednako je posmičnom opterećenju podijeljenom s površinom poprečnog presjeka o kojoj je riječ.

Dok je posmično naprezanje sila po jedinici površine, posmično opterećenje općenito se odnosi samo na samu silu. Stoga su odgovarajuće jedinice jedinice sile, najčešće Newtons ili funti-sila. Kada se smično opterećenje primijeni na ograničeni materijal, reakcijska sila je odgovorna za održavanje materijala u nepokretnom stanju. Ova sila reakcije čini “drugu” primijenjenu silu; u kombinaciji s reakcijskom silom, jedna sila može dovesti do posmičnog naprezanja.

Posmično opterećenje je važno u proračunu naprezanja unutar grede. Euler-Bernoullijeva jednadžba grede povezuje posmično opterećenje s kretanjem savijanja kroz gredu. Moment savijanja je moment uvijanja koji uzrokuje otklon grede. Maksimalno dopušteno opterećenje grede povezano je i s materijalom i geometrijom grede – deblje grede izrađene od jačih materijala mogu podnijeti veća posmična opterećenja.

Kada sile uzrokuju da unutarnja naprezanja postanu previsoka, materijal će popustiti. Popuštanje trajno mijenja opušteni oblik i veličinu materijala, kao što se događa kada je materijal oslobođen vanjskih sila. Spajalica se lako može rukom dovesti do granice popuštanja. Popustljivost ne samo da iskrivljuje geometriju materijala, već može učiniti materijale osjetljivijim na lom. Upravljanje ovim rizikom od presudne je važnosti za građevinske i strojarske inženjere.

Odluku o tome koji su materijali najjači ili imaju najveće točke popuštanja lakše je napraviti eksperimentom nego teoretskom analizom. Opće je poznato, na primjer, da čelik može podnijeti više unutarnjih naprezanja nego aluminij. Objašnjenje zašto je to tako predmet je nekoliko suprotstavljenih teorija. Neke od ovih teorija naglašavaju posmično naprezanje kao temeljno za objašnjenje kada će materijali popustiti.